本發(fā)明涉及原子層沉積(atomiclayerdeposition,ald)，并且特別地涉及等離子體增強(qiáng)ald(plasma-enhancedald,pe-ald)，并且更特別地涉及以減少基于石英的污染物的方式執(zhí)行pe-ald的方法，基于石英的污染物由等離子體與用于感應(yīng)耦合等離子體源的石英等離子體管的相互作用所致。

背景技術(shù)：

原子層沉積(ald)是一種在基材上以很受控制的方式沉積薄膜的方法。通過(guò)使用一種或多種蒸氣形式的化學(xué)物質(zhì)(“前體”)并且使其在基材的表面以自限制的方式依序反應(yīng)來(lái)控制沉積工藝。重復(fù)該依序的工藝以層層堆疊薄膜，其中每一層為原子尺度。

ald被用來(lái)形成各種膜，例如用于先進(jìn)柵極與電容器電介質(zhì)的二元、三元及四元氧化物，以及用于互連阻擋體(interconnectbarriers)與電容器電極的金屬基化合物。ald工藝的概述呈現(xiàn)在george的名為“atomiclayerdeposition:anoverview,”chem.rev.2010,110,pp111-113”的文章中(于2009年11月20日發(fā)表于網(wǎng)絡(luò))。還在美國(guó)專利號(hào)7,128,787中描述ald工藝。在美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)us2006/0021573中公開實(shí)例ald系統(tǒng)。

ald的一種類型稱為等離子體增強(qiáng)ald或“pe-ald”，其中由等離子體源產(chǎn)生等離子體。等離子體包含通過(guò)分子供應(yīng)氣體的解離所產(chǎn)生的自由基。因此，pe-ald還可稱作自由基增強(qiáng)(radical-enhanced)ald或“re-ald”。自由基通過(guò)反應(yīng)器腔室中的壓力差而被導(dǎo)向靶基材。在wo2015/080979中描述實(shí)例pe-ald系統(tǒng)。

各種等離子體源能夠用于pe-ald。一種實(shí)例等離子體源為感應(yīng)耦合等離子體(inductivelycoupledplasma,icp)源。一種類型的icp源利用介電等離子體管，工藝氣體(前體)在減少的壓力(例如1毫乇至10乇)下流過(guò)該管。介電等離子體管典型地由石英(sio2)制成。在介電等離子體管周圍纏繞感應(yīng)線圈，并且將射頻(rf)能量由rf電源傳送至該線圈，由此從流過(guò)介電等離子體管的低壓供應(yīng)氣體產(chǎn)生高密度等離子體。常見的等離子體氣體包括：氬、氮、氧、氫、氨等。

當(dāng)由氫或氫與氬的組合形成等離子體時(shí)，并且當(dāng)介電等離子體管為石英時(shí)，由于等離子體與石英之間的物理及化學(xué)相互作用，石英的硅(si)原子和氧(o)原子(單獨(dú)地或者作為sixoy團(tuán)簇)能夠以各種形式(例如各種分子化合物以及以原子形式)從石英等離子體管的內(nèi)壁轉(zhuǎn)移至靶基材。這種基于石英的污染物能夠消極地影響在基材上形成的膜的性質(zhì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開的一個(gè)方面是執(zhí)行具有減少的基于石英的污染物的pe-ald的方法。該方法包括：使用前體氣體在基材上形成初始膜；排除該前體氣體；在石英等離子體管中，由供應(yīng)氣體感應(yīng)地形成基于氫(基于h)的等離子體，該供應(yīng)氣體主要由氫與氮或者氫、氬與氮組成，其中氮構(gòu)成該供應(yīng)氣體的2體積％或更少，其中該基于h的等離子體包括一種或多種反應(yīng)物質(zhì)；以及導(dǎo)引該一種或多種反應(yīng)物質(zhì)至該基材從而引起該一種或多種反應(yīng)物質(zhì)與該初始膜反應(yīng)。

本公開的另一方面是上述方法，其中該基材位于反應(yīng)器腔室的內(nèi)部，在氣動(dòng)式耦合至該反應(yīng)器腔室的內(nèi)部的等離子體源內(nèi)形成該基于h的等離子體，并且其中導(dǎo)引該一種或多種反應(yīng)物質(zhì)至該基材的行為包括在該基于h的等離子體與該反應(yīng)器腔室的內(nèi)部之間形成壓力差。

本公開的另一方面是上述方法，該方法還包括通過(guò)組合氮與氫或者氮、氫與氬形成該供應(yīng)氣體，其中以n2氣體或nh3氣體的形式添加氮，并且其中以h2氣體的形式添加氫。

本公開的另一方面是上述方法，其中氮構(gòu)成該供應(yīng)氣體的0.1體積％和2體積％之間。

本公開的另一方面是上述方法，其中氮構(gòu)成該供應(yīng)氣體的0.5體積％和1.5體積％之間。

本公開的另一方面是上述方法，其中氮構(gòu)成該供應(yīng)氣體的1體積％或更少。

本公開的另一方面是上述方法，其中該前體氣體含有以下的至少一者：鈮、鎢、鉬、鋁、鎵、銦、硼、銅、釓、鉿、硅、鉭、鈦、釩和鋯。

本公開的另一方面是上述方法，其中該基于石英的污染物的減少量是與在該供應(yīng)氣體中沒(méi)有使用氮的情況下相比的大于50倍。

本公開的另一方面是上述方法，其中該基于石英的污染物的減少量是與在該供應(yīng)氣體中沒(méi)有使用氮的情況下相比的大于20倍。

本公開的另一方面是上述方法，其中該基于石英的污染物的減少量是與在該供應(yīng)氣體中沒(méi)有使用氮的情況下相比的大于2倍。

本公開的另一方面是形成基于氫(基于h)的等離子體的方法，該基于氫的等離子體用于包含石英等離子體管的等離子體反應(yīng)器系統(tǒng)。該方法包括：使供應(yīng)氣體流過(guò)該石英等離子體管，其中該供應(yīng)氣體由氫與氮或者氫、氬與氮組成；由流過(guò)該石英等離子體管的供應(yīng)氣體感應(yīng)地形成該基于h的等離子體；并且其中該供應(yīng)氣體中氮的量構(gòu)成該供應(yīng)氣體的0.1體積％和2體積％之間。

本公開的另一方面是上述方法，其中該供應(yīng)氣體中氮構(gòu)成該供應(yīng)氣體的0.5體積％和1.5體積％之間。

本公開的另一方面是上述方法，其中該供應(yīng)氣體中氮構(gòu)成該供應(yīng)氣體的0.1體積％和1體積％之間。

本公開的另一方面是上述方法，其中該基于h的等離子體包括至少一種反應(yīng)物質(zhì)，并且還包括在等離子體增強(qiáng)原子層沉積(pe-ald)工藝中使用該至少一種反應(yīng)物質(zhì)以在基材上形成膜。

本公開的另一方面是上述方法，其中使用該基于h的等離子體導(dǎo)致在pe-ald工藝中形成的膜中基于石英的污染物的量的減少，該量的減少是與在該供應(yīng)氣體中沒(méi)有使用氮的情況下相比的大于50倍。

本公開的另一方面是上述方法，其中使用該基于h的等離子體導(dǎo)致在pe-ald工藝中形成的膜中基于石英的污染物的量的減少，該量的減少是與在該供應(yīng)氣體中沒(méi)有使用氮的情況下相比的大于20倍。

本公開的另一方面是上述方法，其中使用該基于h的等離子體導(dǎo)致在pe-ald工藝中形成的膜中基于石英的污染物的量的減少，該量的減少是與在該供應(yīng)氣體中沒(méi)有使用氮的情況下相比的大于2倍。

本公開的另一方面是上述方法，其中pe-ald工藝包括使用具有以下至少一者的前體氣體：鈮、鎢、鉬、鋁、鎵、銦、硼、銅、釓、鉿、硅、鉭、鈦、釩和鋯。

本公開的另一方面是上述方法，該方法還包括通過(guò)組合氮與氫或者氮、氫與氬而形成該供應(yīng)氣體，其中以n2氣體或nh3氣體的形式添加氮，并且其中以h2氣體的形式添加氫。

本公開的另一方面是上述方法，其中該至少一種反應(yīng)物質(zhì)為氫自由基(h^*)，并且該方法還包括引起該氫自由基(h^*)與初始膜反應(yīng)從而在該基材上形成膜。

本公開的另一方面是上述方法，其中該供應(yīng)氣體主要由氫與氮或者氫、氮與氬組成。

本公開的另一方面是上述方法，其中該至少一種反應(yīng)物質(zhì)包含氫自由基(h^*)，和氧自由基(o^*)、碳自由基(c^*)及硫自由基(s^*)的至少一者。

在以下詳細(xì)說(shuō)明中提出額外的特征與優(yōu)點(diǎn)，并且由該說(shuō)明其部分特征及優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將是容易明顯的，或通過(guò)實(shí)踐如本文說(shuō)明書、權(quán)利要求以及附圖描述的實(shí)施方案認(rèn)識(shí)到其部分特征及優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)理解前述發(fā)明內(nèi)容與下列詳細(xì)說(shuō)明兩者僅是示例性的，并且意圖提供用于理解權(quán)利要求的本質(zhì)及特性的概述或框架。

附圖說(shuō)明

包括附圖以提供進(jìn)一步的理解并且附圖被納入并且構(gòu)成此說(shuō)明書的部分。附圖說(shuō)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，并且連同詳細(xì)說(shuō)明起解釋各種實(shí)施方案的操作和原理的作用。同樣，由下列詳細(xì)說(shuō)明與附圖結(jié)合將更加充分地理解本公開，其中：

圖1為實(shí)例pe-ald系統(tǒng)的示意圖，使用該pe-ald系統(tǒng)以進(jìn)行這里公開的減少由pe-ald工藝所形成的膜的基于石英的污染物的pe-ald方法；和

圖2為圖1的pe-ald系統(tǒng)的等離子體系統(tǒng)的特寫橫截面視圖，其說(shuō)明添加至基于氫的等離子體中以減少該膜的基于石英的污染物的少量的氮；

圖3為對(duì)于用于形成該基于氫的等離子體的供應(yīng)氣體而言以埃每循環(huán)(/循環(huán))測(cè)量的sixoy沉積的每循環(huán)生長(zhǎng)(growth-per-cycle,gpc)對(duì)以標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘(sccm)的氫流量(hydrogenflowrate，h-fr)的圖，其中該圖顯示當(dāng)添加至等離子體中的氫的量增加時(shí)，基材上的基于石英的污染物的量增加；

圖4為對(duì)于基于氫的等離子體而言以埃每循環(huán)(/循環(huán))測(cè)量的sixoy沉積的每循環(huán)生長(zhǎng)(gpc)對(duì)n2氣體流量n2-fr(sccm)的圖，其說(shuō)明添加至形成該基于氫的等離子體的供應(yīng)氣體中的痕量的n2如何減少該基材的基于石英的污染物的量。

詳細(xì)說(shuō)明

現(xiàn)詳細(xì)參考本公開的各個(gè)實(shí)施方案，其實(shí)例在附圖中說(shuō)明。無(wú)論何時(shí)，在全部圖中相同或相似的參考序號(hào)及標(biāo)記用來(lái)意指相同或相似的部件。圖不必要按比例，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解圖中已經(jīng)被簡(jiǎn)化的地方以說(shuō)明本公開的關(guān)鍵方面。

以下所列的權(quán)利要求被納入并構(gòu)成此詳細(xì)說(shuō)明的部分。

在以下討論中，短語(yǔ)“基于石英的污染物”或“基于石英的污染”和類似術(shù)語(yǔ)意為來(lái)自石英等離子體管的石英(sio2)的污染物或污染，其源自基于氫(基于h)的等離子體與該石英等離子體管的相互作用。該基于石英的污染物能夠包含石英本身，以及組成石英的si原子與o原子，以及基于這些原子的組合的分子，例如由si和o形成的sio、o2、sixoy團(tuán)簇等?；谑⒌奈廴疚镞€能夠包括具有來(lái)自基于h的等離子體的h的分子。

相對(duì)于在基于h的等離子體中沒(méi)有使用氮的情況測(cè)量這里涉及的基于石英的污染物(或基于石英的污染)的“減少”。

供應(yīng)氣體中氮?dú)怏w的百分比是以供應(yīng)氣體中的氮原子數(shù)nn對(duì)供應(yīng)氣體中的原子總數(shù)na表示，即[nn/na]×100。在一個(gè)實(shí)例中，氫原子數(shù)為nh，且氬原子數(shù)為nar，給出原子總數(shù)na為na＝nh+nn或na＝nh+nn+nar。

在以下說(shuō)明書和權(quán)利要求中，如關(guān)于供應(yīng)氣體使用的術(shù)語(yǔ)“主要由···構(gòu)成”意為將供應(yīng)氣體限制為所述氣體以及那些不會(huì)實(shí)質(zhì)影響供應(yīng)氣體關(guān)于在pe-ald成膜工藝中基于石英的污染物的減少的基本特性與新穎特性的氣體。在一個(gè)實(shí)例中，該供應(yīng)氣體能夠由氮與氫或者氮、氫與氬組成。在另一個(gè)實(shí)例中，該供應(yīng)氣體還能夠包括一種或多種氣體，該一種或多種氣體不會(huì)實(shí)質(zhì)影響由該供應(yīng)氣體形成的等離子體的形成，并且不會(huì)影響pe-ald工藝和所形成的膜的品質(zhì)，并且特別是不會(huì)實(shí)質(zhì)影響提供用于減少基于石英的污染物的等離子體的特性。

這里使用的術(shù)語(yǔ)“等離子體”包括反應(yīng)物質(zhì)或自由基，例如氫自由基h^*及氮自由基n^*(并且任選的氬自由基ar^*)，以及其他帶電粒子，例如離子與電子等。應(yīng)理解等離子體與該基材表面或與該基材表面上的膜層反應(yīng)，通常意為等離子體中的反應(yīng)物質(zhì)與該基材表面或者與該膜層反應(yīng)。因此，一般執(zhí)行導(dǎo)引等離子體至該基材有引起等離子體的反應(yīng)物質(zhì)與該基材表面或者與該膜層反應(yīng)的意圖，雖然等離子體的其他組分也可以到達(dá)該基材表面或者該膜層并且沒(méi)有引起實(shí)質(zhì)上的反應(yīng)。

pe-ald系統(tǒng)

圖1為實(shí)例pe-ald系統(tǒng)10的示意圖。用于pe-ald系統(tǒng)10的各種配置是可能的，并且圖1的pe-ald系統(tǒng)10顯示能夠采用的一種基本配置。pe-ald系統(tǒng)10包括反應(yīng)器腔室20，其具有限定反應(yīng)器腔室內(nèi)部26的頂壁22、底壁23以及環(huán)狀側(cè)壁24。平臺(tái)30位于該反應(yīng)器腔室內(nèi)部26中。平臺(tái)30支撐具有上表面42的基材40，在上表面42上通過(guò)以下討論的pe-ald工藝形成膜層(“膜”)142。實(shí)例的基材40是用于半導(dǎo)體制造的硅晶片。真空泵46氣動(dòng)式連接至該反應(yīng)器腔室內(nèi)部26并且起控制該反應(yīng)器腔室內(nèi)部26的壓力(例如在約10毫乇至約500毫乇的范圍內(nèi))的作用。真空泵46還用于限定在基材40的區(qū)域和靠近反應(yīng)器腔室內(nèi)部26的頂壁22的區(qū)域之間的壓力差。

pe-ald系統(tǒng)10還包括前體氣體源50，其氣動(dòng)式連接至該反應(yīng)器腔室內(nèi)部26并向該反應(yīng)器腔室內(nèi)部26提供前體氣體52作為部分pe-ald工藝。

pe-ald系統(tǒng)10還包括任選的第二氣體源60，其氣動(dòng)式連接至該反應(yīng)器腔室內(nèi)部26并向該反應(yīng)器腔室內(nèi)部26提供惰性氣體62。惰性氣體62充當(dāng)工藝步驟之間的吹掃氣體，并且當(dāng)形成膜142時(shí)起加速依序的層化工藝的作用。注意該第二氣體源60能夠與該前體氣體源50組合使得前體氣體52以及惰性氣體62能夠通過(guò)相同的導(dǎo)管流進(jìn)反應(yīng)器腔室內(nèi)部26。

pe-ald系統(tǒng)10還包括等離子體系統(tǒng)100，其氣動(dòng)式耦合至該反應(yīng)器腔室內(nèi)部26的頂壁22處。圖2為實(shí)例等離子體系統(tǒng)100的一部分的特寫橫截面視圖。實(shí)例等離子體系統(tǒng)100包括氣體源系統(tǒng)110。氣體源系統(tǒng)110含有氫氣體源110h、氮?dú)怏w源110n以及任選地包括氬氣體源110ar。氣體源系統(tǒng)110排出供應(yīng)氣體112，其在實(shí)例中能夠主要由如以下討論的氫與氮或者氫、氬與氮組成。在一個(gè)實(shí)例中，來(lái)自氣體源110n的氮作為n2提供，來(lái)自氣體源110h的氫作為h2提供。在另一個(gè)實(shí)例中，來(lái)自氣體源110n的氮?dú)怏w作為nh3提供。

等離子體系統(tǒng)100包括具有輸入端122、輸出端123、外表面124、內(nèi)表面125以及內(nèi)部126的等離子體管120。等離子體管120由石英制成并且基本上為圓柱狀。氣體源系統(tǒng)110氣動(dòng)式耦合至等離子體管120的輸入端122。等離子體系統(tǒng)100還包括多匝線圈(multi-turncoil)130，其位于等離子體管120的外表面124的周圍，并且可操作地連接至rf源134與rf匹配網(wǎng)絡(luò)。該等離子體管120以及該多匝線圈130限定該氣體源系統(tǒng)110作為感應(yīng)耦合等離子體源。

pe-ald系統(tǒng)10能夠包括多個(gè)閥150，其用以控制前體氣體52、惰性氣體(吹掃氣體)62與供應(yīng)氣體112的流動(dòng)，以及控制真空泵46至反應(yīng)器腔室內(nèi)部26的氣動(dòng)式連接。處于相鄰該反應(yīng)器腔室20的氣體源系統(tǒng)110的輸出端123的閥150是任選的，并且考慮到反應(yīng)器腔室內(nèi)部26中的低壓力，可以不需要該閥150。

pe-ald系統(tǒng)10還包括可操作地連接至等離子體系統(tǒng)100及閥150的控制器200。配置控制器200以控制pe-ald系統(tǒng)10的操作從而在基材40的上表面42上形成膜142。特別地，當(dāng)需要執(zhí)行將前體氣體52與等離子體114的依序?qū)敕磻?yīng)器腔室內(nèi)部26(包含在前體步驟與等離子體步驟之間使用惰性氣體62的吹掃步驟)時(shí)，配置控制器200以控制閥150的開啟與關(guān)閉。形成膜142的工藝包含通過(guò)將前體氣體52與等離子體114依序?qū)?伴隨在這兩個(gè)步驟之間的吹掃以去除反應(yīng)副產(chǎn)物、未反應(yīng)的前體氣體52、未反應(yīng)的等離子體等)來(lái)形成初始膜并且生長(zhǎng)該膜142以形成所需厚度的最終膜。

操作方法

參照?qǐng)D2，供應(yīng)氣體112進(jìn)入等離子體管120的輸入端122作為供應(yīng)氣體并且進(jìn)入到等離子體管120的內(nèi)部126。rf源134提供具有rf頻率信號(hào)的多匝線圈130，其在等離子體管120的內(nèi)部126由供應(yīng)氣體112感應(yīng)地形成基于氫的等離子體114。更特別地，當(dāng)該供應(yīng)氣體112流向輸出端123時(shí)，來(lái)自多匝線圈130的rf能量在(稀薄化的)供應(yīng)氣體112中驅(qū)動(dòng)方位電流(azimuthalelectricalcurrents)，其使基于氫的等離子體114的形成初始化?；跉涞牡入x子體114包含進(jìn)入反應(yīng)器腔室內(nèi)部26的一種或多種反應(yīng)物質(zhì)116，例如氫與氮的自由基(即h^*與n^*)或者氫、氬與氮的自由基(標(biāo)示為h^*、ar^*與n^*)。在供應(yīng)氣體112中氬典型地與氫組合使用以增強(qiáng)來(lái)自h2氣體的h^*的形成。因此，在一個(gè)實(shí)例中，在基于氫的等離子體114中的主要反應(yīng)物(即反應(yīng)物質(zhì))為h^*。n^*自由基不是實(shí)際上的反應(yīng)物質(zhì)116之一，并且在圖2中的括號(hào)“(n^*)”中顯示，因?yàn)閚^*自由基實(shí)際上沒(méi)有以任何實(shí)質(zhì)上的方式與基材40的上表面42或者膜142反應(yīng)。通常ar^*也是一樣的，其是等離子體形成工藝的副產(chǎn)物，其中使用供應(yīng)氣體112中的ar以增強(qiáng)h^*的形成，如以上所述，h^*是基于氫的等離子體114中即使不是唯一的也是主要的反應(yīng)物質(zhì)116。在其他實(shí)例中，供應(yīng)氣體112能夠包括額外的氣體，例如o2、ch4或者h(yuǎn)2s，以在基于氫的等離子體114中分別產(chǎn)生額外的反應(yīng)物質(zhì)o^*、c^*以及s^*。

因?yàn)榈入x子體管120的輸出端123氣動(dòng)地連接至反應(yīng)器腔室內(nèi)部26，并且因?yàn)榉磻?yīng)器腔室內(nèi)部26具有相對(duì)低的壓力，所以基于氫的等離子體114和隨之而來(lái)的反應(yīng)物質(zhì)116以及其他帶電組分流進(jìn)反應(yīng)器腔室內(nèi)部26。至少一種反應(yīng)物質(zhì)116(例如僅h^*)引起在基材40的上表面42上膜142的形成中的化學(xué)反應(yīng)。例如，來(lái)自基于氫的等離子體114的反應(yīng)物質(zhì)116能夠與初始膜142反應(yīng)，使用形成具有化學(xué)吸附的nb前體配位體的基于鈮(nb)的膜142的基于nb的前體氣體52(例如(叔丁基亞氨基)三(二乙基酰氨基)鈮(v)((t-butylimido)tris(diethylamido)niobium(v)),(tbun＝)nb(net2)3,tbtden)形成初始膜142。在此實(shí)例中，基于氫的等離子體114中的至少一種反應(yīng)物質(zhì)116為h^*，其能夠與nb前體配位體反應(yīng)以將其由初始膜142移除從而形成更純的基于nb的膜142。在其他實(shí)例中，前體氣體52能夠包含鎢(w)或鉬(mo)，其能夠使用基于氫的等離子體114分別用于形成wn或者mon。在一個(gè)實(shí)例中，前體氣體52包含以下的至少一者：鈮、鎢、鉬、鋁、鎵、銦、硼、銅、釓、鉿、硅、鉭、鈦、釩和鋯。

當(dāng)用來(lái)形成基于氫的等離子體114的供應(yīng)氣體112主要由純氫組成或主要由氫和氬組成時(shí)，該基于氫的等離子體114能夠與等離子體管120的內(nèi)表面125反應(yīng)并且產(chǎn)生基于石英的污染物。這些基于石英的污染物經(jīng)過(guò)該反應(yīng)器腔室內(nèi)部26并且沉積在基材40的上表面42上，或者沉積在形成于基材40的上表面42的膜142上或以其他方式被納入該膜142中。這導(dǎo)致膜142的污染。

圖3為對(duì)于用于形成基于氫的等離子體114的供應(yīng)氣體112而言以埃每循環(huán)(/循環(huán))測(cè)量的sio2沉積的每循環(huán)生長(zhǎng)(gpc)對(duì)以標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘(sccm)的氫流量h-fr的圖。在放置在pe-ald系統(tǒng)例如圖1的pe-ald系統(tǒng)10中的基材上進(jìn)行生長(zhǎng)測(cè)量。該基材暴露于系列的等離子體循環(huán)，其中該供應(yīng)氣體由200sccm的氬以及0至60sccm的氫組成。該pe-ald條件為300w持續(xù)20秒，等離子體暴露之間為6秒。

對(duì)于每次20秒的等離子體暴露，純氬等離子體導(dǎo)致的sixoy材料的沉積。向氬等離子體添加氫導(dǎo)致沉積率的由20sccm氫添加下的每循環(huán)至60sccm氫添加下的每循環(huán)的線性增加。的沉積率在許多情況下大于所形成膜的預(yù)期的pe-ald生長(zhǎng)率，其表明這些種類的沉積條件將導(dǎo)致顯著的膜污染。

本發(fā)明發(fā)現(xiàn)向氫或者氫/氬供應(yīng)氣體112添加相對(duì)少量的氮?dú)怏w劇烈地減少了基于石英的污染物的沉積率。因此，所沉積的膜142的性質(zhì)得到顯著改進(jìn)并較接近理想狀況。

在各種實(shí)例中，供應(yīng)氣體112中氮?dú)怏w的百分比在0.1體積％和2體積％之間或者在0.5體積％和1.5體積％之間的范圍，或者通常小于1體積％。

在實(shí)驗(yàn)中，在供應(yīng)氣體112中氮?dú)怏w的各種低添加下研究對(duì)于200sccmar/60sccmh的等離子體形成條件而言的sixoy沉積率。圖4為對(duì)于20/200/60的等離子體形成條件而言gpc(/循環(huán))對(duì)氮流量n2-fr(sccm)的圖。向200sccmar/60sccmh中添加2.5sccm的氮將sixoy沉積率由每循環(huán)減少至每循環(huán)小于總氣流1％的氮?dú)怏w添加導(dǎo)致83倍的由等離子體管120至基材40的硅和氧轉(zhuǎn)移的減少。

未完全理解基于氫的等離子體114中的氮在減少基于石英的污染中的作用。然而，不被理論所束縛，認(rèn)為等離子體管120的內(nèi)表面125被基于氫的等離子體114中來(lái)自供應(yīng)氣體112中的痕量的氮的氮自由基n^*鈍化，使內(nèi)表面125表現(xiàn)更類似sinx或sion，其比sio2更不容易由來(lái)自基于氫的等離子體114的化學(xué)反應(yīng)或能量反應(yīng)被去除。在基于氫的等離子體114中的痕量的n^*通?；旧蠜](méi)有不利地影響pe-ald工藝，即不代表對(duì)于膜142而言顯著的污染源。

在各種實(shí)例中，基于石英的污染的減少量為大于70倍或大于50倍，或大于大于20倍或大于10倍或大于5倍，或大于2倍。在一個(gè)實(shí)例中，用以形成基于氫的等離子體114的供應(yīng)氣體112中的氮的精確量是基于：基于石英的污染物的所需減少量，以及任選地膜142對(duì)基于氫的等離子體114中痕量的n^*的存在的敏感度(如果存在)。如上所述，在許多情況(如果不是大多數(shù)情況)下，這里考慮的基于氫的等離子體114中痕量的n^*將對(duì)膜142的品質(zhì)沒(méi)有顯著的影響。

各種pe-ald工藝能夠由這里公開的方法獲益，包括但不限于形成nbn、wn及mon的膜142。

能夠在沒(méi)有脫離如所附權(quán)利要求中限定的本公開的精神和范圍的情況下對(duì)這里描述的公開的優(yōu)選實(shí)施方案做出各種修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是明顯的。因此，如果修改和變化在所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)，那么本公開覆蓋這樣的修改和變化。